Advanced System Design: Thiết kế hệ thống chịu tải cao

Trả lời:

• Partitioning (Phân vùng): Chia nhỏ một bảng khổng lồ thành các phần nhỏ hơn nhưng vẫn nằm trong cùng một database instance. (Ví dụ: chia theo năm). Giúp query nhanh hơn nhưng không giải quyết được vấn đề quá tải tài nguyên của 1 server.
• Sharding (Phân mảnh): Chia dữ liệu ra nhiều server vật lý khác nhau. Mỗi server (shard) chứa một phần dữ liệu. Đây là giải pháp scale ngang (Horizontal Scaling) thực sự cho dữ liệu hàng Terabyte.

Trả lời:

• L4 (Transport Layer): Điều hướng dựa trên địa chỉ IP và Port. Nó không đọc nội dung gói tin (như Header, Cookie). Cực nhanh, hiệu năng cao (ví dụ: HAProxy, AWS NLB).
• L7 (Application Layer): Điều hướng dựa trên nội dung HTTP (URL path, Header, Cookie). Chậm hơn L4 một chút vì phải parse gói tin nhưng linh hoạt hơn (ví dụ: Nginx, AWS ALB).

Trả lời: Xảy ra khi một Key cực kỳ “hot” bị hết hạn (expire). Hàng vạn request cùng lúc thấy Cache Miss và đồng loạt đổ bộ vào Database để nạp lại dữ liệu. Kết quả: Database bị sập ngay lập tức. Giải pháp: Sử dụng Mutex Lock (chỉ cho 1 request đi vào DB nạp cache) hoặc Soft Expiration (trả về dữ liệu cũ trong lúc 1 process ngầm nạp lại dữ liệu mới).

Trả lời: CAP nói rằng trong một hệ thống phân tán có rủi ro đứt mạng (P - Partition Tolerance), bạn chỉ được chọn C hoặc A.

• CP (Ưu tiên nhất quán): Nếu mạng lỗi, hệ thống thà báo lỗi cho người dùng chứ không trả về dữ liệu sai (ví dụ: Ngân hàng).
• AP (Ưu tiên sẵn sàng): Nếu mạng lỗi, hệ thống trả về bất cứ dữ liệu gì nó có, dù có thể cũ (ví dụ: Facebook Feed).

Trả lời: Trong hệ thống phân tán, dùng Auto-increment ID là thảm họa vì gây tranh chấp. Snowflake ID gồm 64 bit:

• 1 bit dự phòng.
• 41 bit Timestamp (ms).
• 10 bit Machine ID (phân biệt các server).
• 12 bit Sequence (số thứ tự sinh ra trong cùng 1 ms). Kết quả: ID duy nhất, không trùng lặp, có tính sắp xếp theo thời gian và sinh ra cực nhanh tại chỗ mà không cần gọi DB.